Hukum Termodinamika II (Entropi dan Energi Bebas)

Entropi

Entropi adalah salah satu besaran termodinamika yang mengukur energi dalam sistem per satuan temperatur yang tak dapat digunakan untuk melakukan usaha. Mungkin manifestasi yang paling umum dari entropi adalah (mengikuti hukum termodinamika), entropi dari sebuah sistem tertutup selalu naik dan pada kondisi transfer panas, energi panas berpindah dari komponen yang bersuhu lebih tinggi ke komponen yang bersuhu lebih rendah. Pada suatu sistem yang panasnya terisolasi, entropi hanya berjalan satu arah (bukan proses reversibel/bolak-balik).

Dua siklus interni revisible digunakan untuk menunjukkan entropi sebagai properti

ΔS = S(produk) - S(reaktan)

Spadat < Scair << Sgas

Entropi suatu sistem perlu diukur untuk menentukan bahwa energi tidak dapat dipakai untuk melakukan usaha pada proses-proses termodinamika. Proses-proses ini hanya bisa dilakukan oleh energi yang sudah diubah bentuknya, dan ketika energi diubah menjadi kerja/usaha, maka secara teoretis mempunyai efisiensi maksimum tertentu. Selama kerja/usaha tersebut, entropi akan terkumpul pada sistem, yang lalu terdisipasi dalam bentuk panas buangan.

Pada termodinamika klasik, konsep entropi didefinisikan pada hukum kedua termodinamika, yang menyatakan bahwa entropi dari sistem yang terisolasiselalu bertambah atau tetap konstan. Maka, entropi juga dapat menjadi ukuran kecenderungan suatu proses, apakah proses tersebut cenderung akan "terentropikan" atau akan berlangsung ke arah tertentu. Entropi juga menunjukkan bahwa energi panas selalu mengalir secara spontan dari daerah yang suhunya lebih tinggi ke daerah yang suhunya lebih rendah.

Kelembaban mutlak adalah kuantitas air dalam volume tertentu udara. Unit paling biasa adalah gram per meterkubik, meskipun setiap unit massa dan unit volume dapatdigunakan. Pound per kak i kubik adalah biasa di AS, dan bahkan kadang unit-unit lainyang mencampurbaurkan sistem Inggris dan metrik digunakan.Kelembaban relatif dari suatu campuran udara-air didefinisikan sebagai rasiodari tekanan parsial uap air dalam campuran terhadap tekanan uap  jenuh air padatemperatur tersebut. Kelembaban relatif menggunakan satuan persen dan dihitungdengan cara berikut:

Energi bebas GiBBs (G)

Untuk menyatakan reaksi yang berjalan spontan, maka di gunakan fungsi termodinamika yang lain yaitu Energi Bebas Gibbs atau dapat di sebut juga sebagai energi bebas. (olimpiade kimia SMA, hal 66)

Energi bebas suatu sistem adalah selisih entalpi dengan temperatur yang di kalikan dengan entropi.

G = H – TS

Sehingga perubahan energi bebas pada suhu konstan adalah ;

ΔG = ΔH – TΔS

Dan pada keadaan standar, energi bebas dapat di hitung dengan persamaan ;

ΔG0 = ΔH0 – TΔS0

Energi bebas dalam keadaan standar telah di ukur untuk setiap senyawa dan telah di tabulasikan secara global sehingga perubahan energi gibbs (ΔG) suatu reaksi anorganik, dapat di hitung dengan rumus :

            ΔG0= Σ ΔGf0produk - Σ ΔGf0reaktan

Dari persamaan tersebut dapat di ketahui hal-hal seperti berikut ;

ΔG  < 0, reaksi berjalan secara spontan

ΔG  > 0, reaksi berjalan tidak spontan

ΔG = 0 , reaksi dalam keadaan setimbang

Tabel hubungan ΔH, ΔS, ΔG dengan kelangsungan reaksi anorganik :

ΔH

ΔS

ΔG

Kelangsungan reaksi

< 0

> 0

< 0

Reaksi akan berlangsung secara spontan pada suhu tertentu dan akan selalu bernilai negatif

> 0

< 0

> 0

Reaksi akan berlangsung secara tidak spontan pada suhu tertentu dan akan selalu bernilai positif

Hubungan energi bebas dengan konstanta kesetimbangan :

ΔG = ΔG0 + RT ln K

Di mana ;

ΔG      = energi bebas pada kondisi tertentu

ΔG0    = energi bebas pada kondisi standar

R         = Tetapan gas ideal = 8.314 J/mol-K

T         = Temperatur (K)

K         = Tetapan kesetimbangan

Saat kesetimbangan, ΔG = 0 maka persamaan menjadi :

ΔG0= - RT ln K

Dengan hubungan :

·         Jika ΔG0 negatif, K > 1 maka reaksi akan berlangsung spontan

·         Jika ΔG0 positif, K < 1 maka reaksi akan berlangsung tidak spontan

Daftar Pustaka :

Melani, Rima. Entropi dan Energi Bebas dalam Termodinamika II. http://rimamelaniacetat9794.blogspot.com/. (diakses pada 7 Oktober 2018)